EP1109024A2 - Verfahren zur Kommunikation mit einem eingebauten Sensor, insbesondere einem Drehzahlsensor - Google Patents

Verfahren zur Kommunikation mit einem eingebauten Sensor, insbesondere einem Drehzahlsensor Download PDF

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EP1109024A2
EP1109024A2 EP00124935A EP00124935A EP1109024A2 EP 1109024 A2 EP1109024 A2 EP 1109024A2 EP 00124935 A EP00124935 A EP 00124935A EP 00124935 A EP00124935 A EP 00124935A EP 1109024 A2 EP1109024 A2 EP 1109024A2
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EP
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sensor
supply voltage
voltage
signal
communication
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Dieter Dr. Draxelmayr
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Infineon Technologies AG
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Infineon Technologies AG
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/489—Digital circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/16—Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses

Definitions

  • the present invention relates to a method for communication with a built-in sensor, in particular a speed sensor, the successive signal pulses as the output signal provides, the sensor preferably in one Motor vehicle is installed such that it has a voltage supply line with an external supply voltage is available.
  • Various speed sensors are known in the prior art, which can detect the revolutions of a wheel should.
  • the output takes place of these states so that each state has a certain one Current consumption is assigned. So you can see the two supply lines at the same time as signal output lines use.
  • a speed sensor with a three-wire voltage interface is also known. Here you can also see the three supply lines at the same time as signal output lines use.
  • the senor is usually in the motor vehicle installed in an inaccessible place, so that a direct communication with the associated integrated intellectuals Circuit is not possible. Only the supply lines of the speed sensor are after installation freely accessible.
  • the sensor output digital data in a particular protocol that sends in a particular Reserve bit the exceeding of a certain input signal size can signal.
  • the protocol is relatively simple for reasons of interference immunity and slow.
  • the idea on which the present invention is based exists in the following steps after moving the speed sensor be carried out in an acquisition mode: Provide an external modulation of the supply voltage on the Power supply line; Analyze those received in the sensor modulated supply voltage in terms of compliance a predetermined criterion stored in the sensor; and interpreting the received modulated supply voltage as an external communication signal, if that Criterion is met.
  • the inventive method with the features of the claim 1 points over the known approaches special advantage that a programming or query for reading the sensor when installed is without reducing operational reliability.
  • the speed sensor Can be supplied externally via a two-wire current interface.
  • the modulated supply voltage received in the speed sensor is compared with the associated sensor current, and the Received modulated supply voltage is used as an external Communication signal interpreted if a negative resistance characteristic is detected.
  • the Speed sensor in a communication mode if negative Resistance characteristic over a predetermined steel of cycles of the L / H signal pulses is determined.
  • the Communication mode any modulation of the supply voltage interpreted as an external communication signal, which predetermined Has signal duration and signal size.
  • a logical "1" an H pulse with 2/3 period and one L pulse with 1/3 period.
  • a logical "0" an H pulse with 1/3 period and one L pulse with 2/3 period.
  • the Speed sensor in the communication mode communication signals on the power supply line to the outside.
  • the supply voltage essentially no communication kept constant.
  • the speed sensor via a three-wire voltage interface from external available.
  • the Speed sensor in the communication mode communication signals externally on the voltage output line.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a known Speed sensor circuit with a two-wire current interface.
  • Vbat denotes a battery voltage
  • 10 a voltage modulation / demodulation circuit
  • L a voltage supply line
  • Rs a detection resistance
  • VR a detection voltage S a sensor with intelligent circuit
  • Fig. 2 shows a schematic representation of another known Speed sensor circuit with a three-wire voltage interface.
  • the sensor S is the intelligent one Circuit no longer accessible after installation in the motor vehicle, but only via the supply line L or Voltage output line or ground line "reachable" from the outside.
  • FIG. 3 shows a temporal representation of signal quantities of the Circuit according to Fig. 1, namely Fig. 3a) for the known Measuring mode and Fig. 3b) to illustrate the switch to the Communication mode.
  • the sensor S detects a rotating wheel, it modulates it delivers its current accordingly and delivers as Output signal successive logic L and H signal pulses, this detection state in Fig. 3a) is shown.
  • the supply voltage Vi is essentially constant, i.e. apart from operational fluctuations, which however have no consequences with regard to the chosen one Should have mode.
  • the sensor current has a rectangular shape and fluctuates between 7 mA and 14 mA and accordingly the sensor voltage fluctuates between 8 V and 10 V.
  • the power supply supplies the sensor S at one high current consumption with a low voltage and at a low current consumption with a high voltage. Both Supply voltages can well be in the normal operating range lie.
  • the power supply supplies the sensor S with a high current consumption with a high Voltage and with a low current consumption with a low voltage.
  • the sensor S works with a slow, interference-free protocol; consisting of logical "0" - and "1" - information that is in the current draw of the sensor according to FIG. 3a).
  • the sensor works in a wide operating voltage range (e.g. 4.5 - 24 V). If now the operating voltage in the course of high Current consumption exceeds 9.5 V and in the course of low Current consumption falls below 8.5 V (i.e. negative resistance) and this state over a certain number of data changes stops continuously, then the Sensor in the communication mode. The time immediately after Switching the current level is hidden to the Supply voltage source to give time to the new voltage level adjust. If the circuit is in communication mode is switched to another data protocol.
  • the communication interface protocol now works In this example as follows: The default position of the supply voltage is low ( ⁇ 5 V). Now if you have a data word wants to transmit, so you send a series of pulses. A Logical 1 becomes a high pulse with 2/3 period duration and a low pulse with 1/3 period; a logical one 0 by a high pulse with 1/3 period and a low pulse represented with 2/3 period. At the end there will be a stop bit is sent, which signals the end of the transmission.
  • the duration of the high pulse is not critical (1/3 or 2/3 period), it is only important that the next one Low pulse is long enough (> 1 period). This is the signal that a complete word has now been transmitted. At some point you can then a new pulse train will be sent out, the next one Word represents.
  • the signal Vi symbolizes the value of the supply voltage the intelligent switching of the sensor S ("0" means below 5 V, high means above or in the communication mode to come even over 7 V).
  • the signal Is is there for the current consumption of sensor S (high or low Current consumption, as illustrated in Fig. 3).
  • registers can be accessed which contain the current size of the magnetic signal.
  • the sensor does not have to be installed in a motor vehicle, but can also be used in a household appliance, e.g. one Washing machine, be installed.
  • the invention is also not limited to a speed sensor, but applicable to any sensors, e.g. Pressure sensors, acceleration sensors etc. Also have to there are no logical output signals in sensor mode, it can be any signal impulse.

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Kommunikation mit einem eingebauten Sensor, insbesondere einem Drehzahlsensor, der als Ausgangssignal aufeinanderfolgende Signalimpulse liefert, wobei der Sensor (S) vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug derart eingebaut ist, daß er über eine Spannungsversorgungsleitung (L) mit einer Versorgungsspannung (Vi) von extern versorgbar ist, gekennzeichnet durch die Schritte: Versetzen des Sensors (S) in einen Erfassungsmodus; Vorsehen einer externen Modulation der Versorgungsspannung (Vi) auf der Spannungsversorgungsleitung (L); Analysieren der im Sensor (S) empfangenen modulierten Versorgungsspannung (Vi) hinsichtlich der Erfüllung eines im Drehzahlsensor (S) gespeicherten vorbestimmten Kriteriums; und Interpretieren der empfangenen modulierten Versorgungsspannung (Vi) als externes Kommunikationssignal, falls das Kriterium erfüllt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation mit einem eingebauten Sensor, insbesondere einem Drehzahlsensor, der als Ausgangssignal aufeinanderfolgende Signalimpulse liefert, wobei der Sensor vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug derart eingebaut ist, daß er über eine Spannungsversorgungsleitung mit einer Versorgungsspannung von extern versorgbar ist.
Obwohl auf beliebige Sensoren anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik anhand eines Drehzahlsensors erläutert, der als Ausgangssignal aufeinanderfolgende logische L- und H-Signalimpulse liefert.
Im Stand der Technik sind verschiedene Drehzahlsensoren bekannt, welche die Umdrehungen eines Rades detektieren können sollen. Beispielsweise ist ein Sensor mit einem Zahrad bekannt, bei dem die Zähne und Lücken des Zahnrades in logische H=HIGH- bzw. L=LOW-Zustände umgesetzt werden. Im Falle einer bekannten Zweidraht-Stromschnittstelle erfolgt die Ausgabe dieser Zustände dermaßen, daß jedem Zustand eine bestimmte Stromaufnahme zugeordnet ist. Damit kann man die beiden Versorgungsleitungen gleichzeitig auch als Signalausgangsleitungen verwenden.
Ebenfalls bekannt ist ein Drehzahlsensor mit einer Dreidraht-Spannungsschnittstelle. Auch hier kann man die drei Versorgungsleitungen gleichzeitig auch als Signalausgangsleitungen verwenden.
Allerdings kann man bei derartigen Sensoren nicht ohne weiteres feststellen, wie betriebssicher er arbeitet. Je nach Einbauort kann er ein sehr großes oder ein sehr kleines Eingangssignal erhalten. Zur Kontrolle des mechanischen Zusammenbaus hätte man gerne noch ein Zusatzsignal, das eine Aussage über die Größe des Gebersignals ermöglicht.
Allgemeiner gesagt ist der Sensor in der Regel im Kraftfahrzeug an einer unzugänglichen Stelle eingebaut, so daß eine direkte Kommunikation mit der dazugehörigen integrierten intellegenten Schaltung nicht möglich ist. Lediglich die Versorgungsleitungen des Drehzahlsensors sind nach dem Einbau frei zugänglich.
Als nachteilhaft bei dem obigen bekannten Ansatz hat sich also die Tatsache herausgestellt, daß eine Programmierung bzw. Abfrage für eine Auslesung des Sensors im eingebauten Zustand nicht mehr möglich ist.
Daher wurde vorgeschlagen, daß der Sensor digitale Ausgangsdaten in einem bestimmten Protokoll sendet, das in einem bestimmten Reservebit die Überschreitung einer bestimmten Eingangssignalgröße signalisieren kann. Generell wäre es wünschenswert, auf diese Art und Weise gleich die komplette Information über das Eingangssignal auszugeben, allerdings ist das Protokoll aus Gründen der Störsicherheit relativ einfach und langsam.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Kommunikation mit dem eingangs genannten Sensor zu schaffen, wobei eine Programmierung bzw. Abfrage für eine Auslesung des Sensors im eingebauten Zustand möglich ist, ohne daß die Betriebssicherheit herabgesetzt ist.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß folgende Schritte nach Versetzen des Drehzahlsensors in einen Erfassungsmodus durchgeführt werden: Vorsehen einer externen Modulation der Versorgungsspannung auf der Spannungsversorgungsleitung; Analysieren der im Sensor empfangenen modulierten Versorgungsspannung hinsichtlich der Erfüllung eines im Sensor gespeicherten vorbestimmten Kriteriums; und Interpretieren der empfangenen modulierten Versorgungsspannung als externes Kommunikationssignal, falls das Kriterium erfüllt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den besonderen Vorteil auf, daß eine Programmierung bzw. Abfrage für eine Auslesung des Sensors im eingebauten Zustand möglich ist, ohne daß die Betriebssicherheit herabgesetzt ist. Insbesondere kann man dem Sensor den Wunsch nach einem Testmode signalisieren, der eine weitgehende Störunempfindlichkeit besitzt.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Verfahrens.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Drehzahlsensor über eine Zweidraht-Stromschnittstelle von extern versorgbar. Die im Drehzahlsensor empfangene modulierte Versorgungsspannung wird mit dem zugehörigen Sensorstrom verglichen, und die empfangene modulierte Versorgungsspannung wird als externes Kommunikationssignal interpretiert, falls eine negative Widerstandscharakteristik festgestellt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung schaltet der Drehzahlsensor in einen Kommunikationsmodus, falls eine negative Widerstandscharakteristik über eine vorbestimmte Antahl von Zyklen der L-/H-Signalimpulse festgestellt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird in dem Kommunikationsmodus jede Modulation der Versorgungsspannung als externes Kommunikationssignal interpretiert, welche vorbestimmte Signaldauer und Signalgröße hat.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung entspricht eine logische "1" einem H-Impuls mit 2/3 Periodendauer und einem L-Impuls mit 1/3 Periodendauer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung entspricht eine logische "0" einem H-Impuls mit 1/3 Periodendauer und einem L-Impuls mit 2/3 Periodendauer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sendet der Drehzahlsensor in dem Kommunikationsmodus Kommunikationssignale auf der Spannungsversorgungsleitung nach extern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Versorgungsspannung im Falle keiner Kommunikation im wesentlichen konstant gehalten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Drehzahlsensor über eine Dreidraht-Spannungsschnittstelle von extern versorgbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sendet der Drehzahlsensor in dem Kommunikationsmodus Kommunikationssignale auf der Spannungsausgangsleitung nach extern.
ZEICHNUNGEN
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer bekannten Drehzahlsensorschaltung mit einer Zweidraht-Stromschnittstelle;
Fig. 2
eine schematische Darstellung einer weiteren bekannten Drehzahlsensorschaltung mit einer Dreidraht-Spannungsschnittstelle;
Fig. 3
eine zeitliche Darstellung von Signalgrößen der Schaltung nach Fig. 1, und zwar Fig. 3a) für den bekannten Meßmodus und Fig. 3b) zur Illustration der Umschaltung in den Kommunikationsmodus; und
Fig. 4
eine Darstellung der übertragenen Signalimpulse bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten Drehzahlsensorschaltung mit einer Zweidraht-Stromschnittstelle.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen Vbat eine Batteriespannung, 10 eine Spannungs-Modulations/Demodulationsschaltung, Vi eine Versorgungsspannung, L eine Spannungsversorgungsleitung, Rs einen Erfassungswiderstand, VR eine Erfassungsspannung S einen Sensor mit intelligenter Schaltung, Is, Vs den Sensorstrom bzw. die Sensorspannung und GND Masse.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren bekannten Drehzahlsensorschaltung mit einer Dreidraht-Spannungsschnittstelle.
Bei dieser Schaltung nach Fig. 2 ist kein Erfassungswiderstand Rs vorgesehen, sondern eine Spannungserfassungsleitung Ls zusätzlich nach "außen" geführt.
Bei beiden Schaltungen ist der Sensor S mit der intelligenten Schaltung nach dem Einbau im Kraftfahrzeug nicht mehr zugänglich, sondern nur noch über die Versorgungsleitung L bzw. Spannungsausgangsleitung bzw. Masseleitung von außen "erreichbar".
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Schaltung nach Fig. 1 näher erläutert.
Fig. 3 zeigt eine zeitliche Darstellung von Signalgrößen der Schaltung nach Fig. 1, und zwar Fig. 3a) für den bekannten Meßmodus und Fig. 3b) zur Illustration der Umschaltung in den Kommunikationsmodus.
Es wird bei diesem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, zur Umschaltung in den Kommuinkationsmodus eine Spannungsversorgung zu wählen, die eine negative Widerstandscharakteristik besitzt. Der Betrieb stellt sich dann folgendermaßen dar.
Wenn der Sensor S ein sich drehendes Rad erkennt, so moduliert er seine Stromaufnahme entsprechend und liefert als Ausgangssignal aufeinanderfolgende logische L- und H-Signalimpulse, wobei dieser Erfassungszustand in Fig. 3a) dargestellt ist. Die Versorgungsspannung Vi ist im wesentlichen konstant, d.h. abgesehen von betriebsbedingten Fluktuationen, welche allerdings keine Folgen hinsichtlich des gewählten Modus haben sollen. Der Sensorstrom hat eine Rechteckform und schwankt zwischen 7 mA und 14 mA und entsprechend schwankt die Sensorspannung zwischen 8 V und 10 V.
Die Spannungsversorgung versorgt dabei den Sensor S bei einer hohen Stromaufnahme mit einer niedrigen Spannung und bei einer niedrigen Stromaufnahme mit einer hohen Spannung. Beide Versorgungsspannungen können durchaus im normalen Betriebsbereich liegen.
Zur Signalisierung einer gewünschten Kommunikation bzw. eines Kommunikationsmodus moduliert die Spannungs-Modulations/ Demodulationsschaltung 10 die Versorgungsspannung Vi, wie in Fig. 3b) dargestellt. Die Spannungsversorgung versorgt dabei den Sensor S bei einer hohen Stromaufnahme mit einer hohen Spannung und bei einer niedrigen Stromaufnahme mit einer niedrigen Spannung. Mit anderen Worten wird eine negative Widerstandscharakteristik vorgegeben bzw. eine Phasenverschiebung um 0° zwischen Sensorstrom Is und Sensorspannung Vs.
Wenn nun die intellegente Schaltung des Sensors S für eine gewisse Impulsanzahl (oder eine gewisse Zeit) diesen Zustand ununterbrochen erkennt, so schaltet sich der Sensor in den Testmodus bzw. Kommunikationsmodus. Da ein negativer Widerstand in realen Systemen normalerweise nicht vorkommt, ist das "versehentliche" Aktivieren des Kommunikationsmodus weitgehend verhindert.
Man kann dieses Prinzip noch verfeinern. Dadurch, daß man bestimmte Spannungspegel vorschreibt, die bei einer bestimmten Stromaufnahme vorliegen müssen, kann man die Störsicherheit noch erhöhen.
Man kann auch daran denken, daß man mehrere mögliche "tiefe" und "hohe" Versorgungsspannungen vorsieht, die in einer bestimmten Reihenfolge aktiviert werden müssen, um einen bestimmten Kommunikationsmodus zu aktivieren. Damit wäre sogar die Auswahl zwischen unterschiedlichen Kommunikationsmodi möglich.
Es ist dabei nicht wichtig, daß man einen konkreten Zahlenwert für den negativen Widerstand der Spannungsversorgung vorsieht. Im Gegenteil, es kann sogar nützlich sein, wenn dieser Zusammenhang nur diskret besteht (einem bestimmten Stromaufnahmebereich ist ein bestimmter Spannungswert zugeordnet), um die sich sonst ergebende Schwingungsgefahr zu verringern.
Wenn man nun in den Kommunikationsmodus gekommen ist, so muß das Sensorverhalten umgeschaltet werden. Es ist dabei möglich, interne Analogsignale, beispielsweise das (verstärkte) Sensoreingangssignal in einen Strom umzuformen und solchermaβen analog auszugeben. Weiters ist es natürlich auch möglich, das Datenprotokoll in einen bestimmten Kommunikationsbetrieb zu schalten und so wesentlich mehr Daten übertragen zu können als normal.
Folgende Vorgehensweise kann angewendet werden. Im Normalbetrieb arbeitet der Sensor S, wie bereits beschrieben, mit einem langsamen, störsicheren Protokoll; bestehend aus logischen "0"- und "1"- Informationen, die sich in der Stromaufnahme des Sensors gemäß Fig. 3a) wiederspiegeln. Der Sensor arbeitet dabei in einem weiten Betriebsspannungsbereich (z.B. 4.5 - 24 V). Wenn nun die Betriebsspannung im Zuge der hohen Stromaufnahme 9,5 V überschreitet und im Zuge der niedrigen Stromaufnahme 8,5 V unterschreitet (d.h. negativer Widerstand) und dieser Zustand über eine bestimmte Anzahl von Datenwechseln kontinuierlich anhält, dann schaltet sich der Sensor in den Kommunikationsmode. Die Zeit unmittelbar nach Umschaltung des Strompegels wird dabei ausgeblendet, um der Versorgungsspannungsquelle Zeit zu geben, den neuen Spannungspegel einzustellen. Wenn sich die Schaltung im Kommunikationsmode befindet, wird auf ein anderes Datenprotokoll umgeschaltet.
Um wieder in den Normalbetriebsfall zurückzukehren, gibt es folgende Möglichkeiten: Software-Reset per Datenprotokoll, Betriebsspannung ausschalten und einschalten oder eine Versorgungsspannung größer als 5V für eine gewisse Dauer (länger als 150 µs). Letztere Bedingung hat den Sinn, daß sich der Chip unter normalen Betriebsbedingungen (wo die Versorgungsspannung größer als 5 V ist) automatisch in den Normalbetrieb zurückschaltet. Das Datenprotokoll im Testmode ist nämlich so beschaffen, daß normalerweise Betriebsspannungen kleiner 5 V verwendet werden.
Das Kommunikations-Schnittstellenprotokoll funktioniert nun bei diesem Beispiel folgendermaßen: Die Defaultlage der Versorgungsspannung ist low (< 5 V). Wenn man nun ein Datenwort übertragen will, so sendet man eine Reihe von Pulsen. Eine logische 1 wird darin durch einen High-Puls mit 2/3 Periodendauer und einem Low-Puls mit 1/3 Periodendauer; eine logische 0 durch einen High-Puls mit 1/3 Periodendauer und einem Low-Puls mit 2/3 Periodendauer repräsentiert. Am Schluß wird noch ein Stopp-Bit gesendet, das das Ende der Übertragung signalisiert. Dabei ist die Dauer des High-Pulses unkritisch (1/3 oder 2/3 Periode), wichtig ist nur, daß der darauffolgende Low-Puls lange genug ist (> 1 Periode). Das ist das Signal, daß nun ein komplettes Wort übertragen wurde. Irgendwann kann dann eine neue Pulsfolge ausgesendet werden, die das nächste Wort repräsentiert.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung der übertragenen Signalimpulse als Funktion der Zeit t bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 4 sieht man eine Simulation einer Impulsfolge, bei der
  • vom Normalbetrieb in den Kommunikationsmodus geschaltet wird,
  • Daten übertragen werden, und
  • wieder in den Normalbetrieb zurückgeschaltet wird.
Das Signal Vi symbolisiert dabei den Wert der Versorgungsspannung der intelligenten Schaltung des Sensors S ("0" bedeutet unter 5 V, high bedeutet darüber bzw. um in den Kommunikationsmodus zu kommen sogar über 7 V). Das Signal Is steht für die Stromaufnahme des Sensors S (hohe bzw. niedrige Stromaufnahme, wie in Fig. 3 illustriert).
Zunächst einmal ist, wie in Fig. 4a) illustriert, die Schaltung im Normalmodus. Die Schaltung gibt nun im normalen Betrieb eine hohe oder niedrige Stromaufnahme Is aus. Als Reaktion darauf wird die Versorgungsspannung Vi auf einen hohen oder niedrigen Wert gesetzt. Mit der 6. Flanke von Is wird dann in den Kommunikationsmodus umgeschaltet. Danach folgt die Übertragung von 3 Datenworten DW1-3 . Schließlich wird die Versorgungsspannung Vi für längere Zeit wieder erhöht, was zu einer Rückkehr in den Normalmodus führt.
Fig. 4b) zeigt als Ausschnitt die Übertragung des zweiten Datenwortes DW2. Das Wort besteht aus 13 Datenbits und einem Stoppbit. Man kann erkennen, daß jeweils mit der steigenden Flanke von Vi ein neues Bit kommt. Weiterhin kann man erkennen, daß logische Einsen und Nullen übertragen werden.
Fig. 4c) zeigt nochmals in Ausschnittsvergrößerung die Übertragung eines Bits: Als Reaktion auf eine steigende Flanke in Vi wird ein Schiebetakt erzeugt (Bitgrenze). Von außen ist das dadurch erkennbar, daß mit einer gewissen Verzögerung ein neues Ausgangsbit erscheint.
Mittels dieser Technik ist es nun möglich, unbegrenzten Zugriff auf das Kommunikationsinterface des Sensor-Bausteins zu erhalten. Im konkreten Fall kann damit auf Register zugegriffen werden, die die aktuelle Größe des Magnetsignals beinhalten.
Weiterhin gibt es in der Schaltung auch Register, die minimale und maximale Magnetwerte abspeichern. Weiters gibt es Statusinformationen. Damit kann man nun das Magnetsignal auf digitalem Weg auslesen und den Sensor gewissermaßen als Meßmittel verwenden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Der Sensor muß nicht in einem Kraftfahrzeug eingebaut sein, sondern kann auch in einem Haushaltsgerät, wie z.B. einer Waschmaschine, eingebaut sein.
Insbesondere ist, obwohl die obige Ausführungsform eine Zweidraht-Stromschnittstelle betrifft, die Erfindung selbstverständlich auch auf eine Dreidraht-Spannungsschnittstelle oder sonstige Schnittstellen anwendbar.
Auch kann man beliebige externe Modulationen der Versorgungsspannung auf der Spannungsversorgungsleitung vorsehen, die im Drehzahlsensor hinsichtlich der Erfüllung eines im Drehzahlsensor gespeicherten vorbestimmten Kriteriums analysiert werden, um als als externes Kommunikationssignal interpretiert zu werden, falls das Kriterium erfüllt ist.
Auch ist die Erfindung nicht auf einen Drehzahlsensor beschränkt, sondern auf beliebige Sensoren anwendbar, wie z.B. Drucksensoren, Beschleunigungssensoren etc. Ebenfalls müssen keine logischen Ausgangssignale im Sensorbetrieb vorliegen, sondern es können beliebige Signalimpulse sein.
Bezugszeichenliste:
Vbat
Batteriespannung
10
Spannungs-Modulations/ Demodulationsschaltung
Vi
Versorgungsspannung
L
Spannungsversorgungsleitung
Rs
Erfassungswiderstand
VR
Erfassungsspannung
s
Sensor mit intelligenter Schaltung
Is, Vs
Sensorstrom, Sensorspannung
GND
Masse
Ls
Spannungserfassungsleitung
DW1-3
Datenworte

Claims (11)

  1. Verfahren zur Kommunikation mit einem eingebauten Sensor, insbesondere einem Drehzahlsensor, der als Ausgangssignal aufeinanderfolgende Signalimpulse liefert, wobei der Sensor (S) vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug derart eingebaut ist, daß er über eine Spannungsversorgungsleitung (L) mit einer Versorgungsspannung (Vi) von extern versorgbar ist, gekennzeichnet durch die Schritte:
    Versetzen des Sensors (S) in einen Erfassungsmodus;
    Vorsehen einer externen Modulation der Versorgungsspannung (Vi) auf der Spannungsversorgungsleitung (L);
    Analysieren der im Sensor (S) empfangenen modulierten Versorgungsspannung (Vi) hinsichtlich der Erfüllung eines im Sensor (S) gespeicherten vorbestimmten Kriteriums; und
    Interpretieren der empfangenen modulierten Versorgungsspannung (Vi) als externes Kommunikationssignal, falls das Kriterium erfüllt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (S) als Ausgangssignal aufeinanderfolgende logische L- und H-Signalimpulse liefert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (S) über eine Zweidraht-Stromschnittstelle von extern versorgbar ist;
    die im Drehzahlsensor (S) empfangene modulierte Versorgungsspannung (Vi) mit dem zugehörigen Sensorstrom (Is) verglichen wird; und
    die empfangene modulierte Versorgungsspannung (Vi) als externes Kommunikationssignal interpretiert wird, falls eine negative Widerstandscharakteristik festgestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (S) in einen Kommunikationsmodus schaltet, falls eine negative Widerstandscharakteristik über eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen der L-/H-Signalimpulse festgestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kommunikationsmodus jede Modulation der Versorgungsspannung (Vi) als externes Kommunikationssignal interpretiert wird, welche vorbestimmte Signaldauer und Signalgröße hat.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine logische "1" einem H-Impuls mit 2/3 Periodendauer und einem L-Impuls mit 1/3 Periodendauer entspricht.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine logische "0" einem H-Impuls mit 1/3 Periodendauer und einem L-Impuls mit 2/3 Periodendauer entspricht.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (S) in dem Kommunikationsmodus Kommunikationssignale auf der Spannungsversorgungsleitung (L) nach extern sendet.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung (Vi) im Falle keiner Kommunikation im wesentlichen konstant gehalten wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (S) über eine Dreidraht-Spannungsschnittstelle von extern versorgbar ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (S) in dem Kommunikationsmodus Kommunikationssignale auf der Spannungsausgangsleitung (Ls) nach extern sendet.
EP00124935A 1999-11-19 2000-11-15 Verfahren zur Kommunikation mit einem eingebauten Sensor, insbesondere einem Drehzahlsensor Expired - Lifetime EP1109024B1 (de)

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